RU170190U1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА - Google Patents
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА Download PDFInfo
- Publication number
- RU170190U1 RU170190U1 RU2016134366U RU2016134366U RU170190U1 RU 170190 U1 RU170190 U1 RU 170190U1 RU 2016134366 U RU2016134366 U RU 2016134366U RU 2016134366 U RU2016134366 U RU 2016134366U RU 170190 U1 RU170190 U1 RU 170190U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- former
- single crystals
- crucible
- seed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/34—Edge-defined film-fed crystal-growth using dies or slits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/005—Simultaneous pulling of more than one crystal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для выращивания из расплава профилированных монокристаллов и может быть использовано для получения монокристаллов оксида галлия (β-GaO).Устройство для выращивания профилированных монокристаллов β-GaOиз собственного расплава включает тигель с расплавом, затравку и формообразователь с системой подачи расплава к фронту кристаллизации. В отличие от прототипа, формообразователь выполнен в виде плавающей на поверхности расплава пластины с формообразующим отверстием, затравка расположена над формообразующим отверстием с функцией предотвращения испарения расплава через это отверстие до начала затравления и вытягивания, а число отверстий в формообразователе может быть более одного. Тигель и формообразователь выполнены из высокотемпературной модификации оксида алюминия (α-AlO). Следствием приведенных отличий является достигаемый технический результат - более дешевые монокристаллы GaO. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам для выращивания из расплава профилированных монокристаллов и может быть использована для получения монокристаллов оксида галлия (β-Ga2O3).
Оксид галлия (β-Ga2O3) - это широкозонный полупроводник с высоким напряжением электрического пробоя, который является перспективным материалом для производства высоковольтных транзисторов, ультрафиолетовых светодиодов, прозрачных проводящих покрытий.
Известен аналог устройства US 8747553 В2, в котором рост кристалла оксида галлия производится с помощью плавления шихты галогеновой лампой и дальнейшего вытягивания полученного расплава в кристалл. Недостатком устройства является необходимость специального приготовления шихты - а именно предварительного спекания ее в форме стержня при 1500°C. Недостатком устройства является излишняя сложность конструкции, подразумевающая наличие прозрачных окон для высокоинтенсивной галогеновой лампы. Недостатком устройства с лучевым нагревом является сложность соблюдения стабильности тепловых условий, неоднородный прогрев шихты, резкое остывание при кристаллизации, невозможность полностью контролировать температурный градиент в области фронта кристаллизации. Как следствие, недостатком является высокая концентрация дефектов в получаемых кристаллах. Размеры кристаллов, которые получены в устройствах с лучевым нагревом, невелики и пока не существует решений, как их увеличить до промышленно значимых.
Наиболее близкой по технической сущности и принятой нами за прототип является конструкция устройства, представленная в заявке РСТ WO 2013073497 Al, METHOD FOR GROWING β-Ga2O3 SINGLE CRYSTAL (дата публикации 23.05.2013), посвященная способу выращивания монокристаллов β-Ga2O3 из собственного расплава с использованием метода EFG, в том числе как «чистых», так и допированных кристаллов β-Ga2O3. Допирование возможно путем добавления в исходную шихту легирующего компонента, где легирующими компонентами выступают Al, In, С, Si, Ge; Sn, Pb, Zn, Cd и др. Предлагаемое в WO 2013073497 Al устройство содержит тигель с расплавом, затравку и формообразователь с системой подачи расплава к фронту кристаллизации за счет капиллярного давления.
Недостатком этого устройства является большое количество элементов конструкции тигля и формообразователя из иридия, что сильно увеличивает стоимость получаемого кристалла. Недостатком устройства являются изменяющиеся в процессе вытягивания условия подачи расплава к фронту кристаллизации, что усложняет сам процесс, а значит также приводит к удорожанию получаемых кристаллов при понижении их качества. Также в данном устройстве не предусмотрена возможность группового роста кристаллов (более одного).
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность изготовления более дешевых монокристаллов оксида галлия с заданным поперечным сечением.
Данный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для выращивания профилированных монокристаллов β-Ga2O3 из собственного расплава, включающем тигель с расплавом, затравку и формообразователь с системой подачи расплава к фронту кристаллизации, формообразователь выполнен в виде плавающей на поверхности расплава пластины с формообразующим отверстием, а затравка расположена над формообразующим отверстием с функцией предотвращения испарения расплава через это отверстие до начала затравления и вытягивания. Тигель и формообразователь выполнены из высокотемпературной модификации оксида алюминия (α-Al2O3) с возможностью слабого растворения в расплаве. При этом число отверстий в формообразователе может быть более одного.
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1 и фиг. 2), на которых изображено патентуемое устройство. Оно состоит из: тигля 1 с расплавом 2, плавающего формообразователя 3, держателя с затравочным кристаллом 4. Тигель 1 и формообразователь 3 сделаны из оксида алюминия α-Al2O3. Формообразователь 3 представляет собой пластину, полностью закрывающую поверхность расплава 2, кроме тех мест, где сделаны отверстия для питания растущего кристалла. Для обеспечения более высокого капиллярного давления в каналах формообразователя отверстия могут сужаться к поверхности расплава (например, иметь форму лунки). Формообразователь 3 может быть с несколькими отверстиями для обеспечения группового роста кристаллов (фиг. 2). В таком случае затравок тоже будет несколько.
Устройство работает следующим образом. Шихта оксида галлия при нагревании до 1850°C плавится в тигле 1 в зоне 2. Затравочный кристалл в держателе 4 находится прямо над отверстием формообразователя 3. При плавлении шихты и образовании расплава происходит процесс затравления. Затем происходит плавный подъем затравочного кристалла 4. В процессе подъема затравочного кристалла происходит вытягивание из расплава кристалла оксида галлия. Питание растущего кристалла производится посредством подъема столба расплава 2 за счет капиллярных сил в отверстии формообразователя. Отверстие своей кромкой задает форму растущего кристалла. При этом происходит уменьшение объема расплава в зоне 2. Как следствие, формообразователь 3 плавно перемещается вниз вслед за поверхностью расплава.
Заявляемое устройство по сравнению с прототипом имеет более низкую стоимость элементов конструкции, так как тигель 1 и плавающий формообразователь 3 изготовлены из высокотемпературной модификации оксида алюминия α-Al2O3, имеет более малую площадь контакта поверхности формообразователя с поверхностью расплава, что важно, так как расплав оксида галлия обладает высокой химической активностью. Имеет автоматическую регулировку условий подачи расплава к фронту кристаллизации, так как формообразователь 3 свободно плавает на поверхности расплава 2. К тому же, конструкция устройства предотвращает возможность образования паров оксида галлия за счет того, что затравочный кристалл находится на отверстии формообразователя до процесса роста кристалла и тем самым «запирает» его и предотвращает возможность испарения расплава. Таким образом, предотвращается возможность химической коррозии элементов конструкции ростовой установки парами Ga2O3. В устройстве реализована возможность одновременного роста нескольких монокристаллов. За счет приведенных преимуществ полезной модели и достигается технический результат.
Claims (2)
1. Устройство для выращивания профилированных монокристаллов β-Ga2O3 из собственного расплава, включающее тигель с расплавом, затравку и формообразователь с системой подачи расплава к фронту кристаллизации, отличающееся тем, что тигель и формообразователь выполнены из высокотемпературной модификации оксида алюминия, формообразователь выполнен в виде плавающей на поверхности расплава пластины с формообразующими отверстиями, а затравка расположена над формообразующим отверстием с функцией предотвращения испарения расплава через это отверстие.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число отверстий в формообразователе может быть более одного.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134366U RU170190U1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134366U RU170190U1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU170190U1 true RU170190U1 (ru) | 2017-04-18 |
Family
ID=58641568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016134366U RU170190U1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU170190U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765034C1 (ru) * | 2020-02-27 | 2022-01-24 | Фудзикоси Мэшинери Корп. | Устройство для получения кристалла оксида галлия |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1487587A (en) * | 1974-12-04 | 1977-10-05 | Metals Res Ltd | Crystal growth |
JPS6291488A (ja) * | 1985-06-10 | 1987-04-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体単結晶の製造方法 |
JPS6291487A (ja) * | 1985-06-10 | 1987-04-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 誘電体単結晶の製造方法 |
RU2067626C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1996-10-10 | Владимир Михайлович Гармаш | Способ выращивания монокристаллов |
WO2013073497A1 (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | 株式会社タムラ製作所 | β-Ga2O3系単結晶の成長方法 |
-
2016
- 2016-08-22 RU RU2016134366U patent/RU170190U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1487587A (en) * | 1974-12-04 | 1977-10-05 | Metals Res Ltd | Crystal growth |
JPS6291488A (ja) * | 1985-06-10 | 1987-04-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体単結晶の製造方法 |
JPS6291487A (ja) * | 1985-06-10 | 1987-04-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 誘電体単結晶の製造方法 |
RU2067626C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1996-10-10 | Владимир Михайлович Гармаш | Способ выращивания монокристаллов |
WO2013073497A1 (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | 株式会社タムラ製作所 | β-Ga2O3系単結晶の成長方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765034C1 (ru) * | 2020-02-27 | 2022-01-24 | Фудзикоси Мэшинери Корп. | Устройство для получения кристалла оксида галлия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112014002133B4 (de) | Herstellungsverfahren für einen Einkristall, Silicium-Einkristall, Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers, Herstellungsverfahren für einen Silicium-Epitaxialwafer, sowie Silicium-Epitaxialwafer | |
US10633761B2 (en) | GA2O3-based single crystal substrate, and production method therefor | |
CN107541776A (zh) | 一种大尺寸氧化镓单晶的生长设备及方法 | |
JP2013103863A (ja) | β−Ga2O3結晶の製造方法 | |
TW201339381A (zh) | β-Ga2O3系單晶的成長方法 | |
US20190264349A1 (en) | Method for manufacturing crystal ingot | |
JP2011190127A (ja) | 酸化ガリウム単結晶及びその製造方法 | |
DE102015118504A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristalls | |
RU170190U1 (ru) | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ β-Ga2O3 ИЗ СОБСТВЕННОГО РАСПЛАВА | |
EP2990509B1 (en) | Method for growing beta-ga2o3-based single crystal | |
CN101805885B (zh) | 一种制备MgZnO三元化合物有序薄膜的方法 | |
JPS5863183A (ja) | 2−6族間化合物の結晶成長法 | |
CN105951172A (zh) | N型/p型单晶硅晶锭的制造方法 | |
DE10393635B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers | |
DE102011014821A1 (de) | Verfahren für die Herstellung eines Einkristalls und Vorrichtung für die Herstellung eines Einkristalls | |
JP2015160800A (ja) | 半導体単結晶の製造方法及びシリコン単結晶 | |
DE112016005199T5 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls | |
DE19922736A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls | |
JP6841490B2 (ja) | ダイ、ダイパック、単結晶育成装置、及び単結晶育成方法 | |
DE2301148A1 (de) | Verfahren zur herstellung einkristalliner halbleiterkoerper und halbleiteranordnungen, insbesondere strahlungsdetektoren, die derartige einkristalline halbleiterkoerper enthalten | |
CN106591944B (zh) | 单晶硅锭及晶圆的形成方法 | |
DE102018122986B4 (de) | Verfahren zum abscheiden von siliziumrohmaterial, silizium-wafer, solarzelle und pv-modul | |
DE3323699A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines znse kristalls aus einer loesung | |
DE102016209008A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium, Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium und Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium | |
JP2022110663A (ja) | 坩堝、結晶体および光学素子 |